音频编码中的正弦波选择制造技术

一种方法，其通过由多个正弦波表示至少部分的音频信号来编码所述音频信号，该方法包括下列步骤：　　　　－对所述音频信号的第一片段执行分析；　　　　－基于所述分析选择候选正弦波；　　　　－为至少一个候选正弦波确定被限定为以下程度的相位一致性，在这一程度上所述候选正弦波某时刻的相位可以从该候选正弦波其它时刻所确定的相位来预测；以及　　　　－当所述候选正弦波的相位一致性高于预定阈值时便将其选择为被选正弦波。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及音频信号的编码，其中与再现该音频信号相关的正弦波被选择出来，并且其参数被编码。
技术介绍
在正弦音频编码器中，至少部分音频信号由多个通常用其频率、振幅和(可选地)相位描述的正弦波表示。在编码过程中，将音频信号分割为时间片段，这些片段被分析以得到它们的频率成分。通常，在音频编码器中使用的片段长度在5和60ms的范围内。为每个片段选择多个其参数随后被编码的正弦波。为了最小化给定音频质量的比特率，仅仅需要选择和编码相关的正弦波，即仅仅是以一个能接受的感知质量再现已编码音频信号所需要的那些正弦波。R.McAulay和T.Quartieri，“Speech analysis/synthesis based onsinusoidal representation.”，IEEE Transactions on Acoustics，Speechand Signal Processing，1986，43744-754，公开了一种被称为峰值拾取的用于选择正弦波的方法。该峰值拾取法包括选择那些在幅度谱中具有峰值的频率。选择正弦波的另一种方法是被称为寻求匹配的迭代过程，这公开于R.Heusdens和S.van de Par，“Rate-distortion optimalsinusoidal modeling of audio and speech using psychoacousticalmatching pursuits”，Proc.IEEE Int.Conf.Acoust.Speech and signalProc.，Orlando(USA)，2002。每次迭代，幅度谱中具有最高峰值的频率被选择并且随后被从信号中减掉。剩余信号在下次重复中使用。通常当选择了固定数目的正弦波时该过程停止。峰值拾取法中出现的一个问题是由于选择了所有的峰值，事先无法知道估计多少个正弦波。特别是当幅度谱为噪声时，过多的正弦波被选择。与峰值拾取相对，寻求匹配法中选择的正弦波数目是固定的。因此，为了保证所有相关正弦波都被选择，应当把这个固定数目设的较高。又一次，过多的正弦波将被选择。过多正弦波的选择导致高比特率，因为所有这些正弦波都必须被编码。另一个缺点是处理时间方面的额外花费。例如，感知建模是在许多音频编码器中使用的过程，其用于仅仅编码能被人耳听到那部分音频信号。这一建模可能是一个花费高昂的过程，结果导致大量需要分析的正弦波都是不希望得到的。
技术实现思路
本专利技术的主题是提供一种音频编码，其对于给定音频质量在比特率方面是有利的。对于这一目标，本专利技术提供了如在独立权利要求中所定义的编码方法、音频编码器以及音频系统。从属权利要求中详细说明了有利的实施方式。本专利技术的第一方面提供一种正弦波编码方法，其包括如下步骤对音频信号的第一片段执行分析；根据所述分析选择候选正弦波；为至少一个候选正弦波确定被限定为以下程度的相位一致性，在该程度上所述候选正弦波某时刻的相位能够从该候选正弦波其它时刻所确定的相位预测出来；并且当所述候选正弦波的相位一致性高于预定阈值时将其选为被选正弦波。所述用于选择候选正弦波的分析通常为频率分析。这样的频率分析例如运用于传统正弦波选择技术，如峰值拾取或寻求匹配。所述候选正弦波某时刻的相位能够从该候选正弦波其它时刻确定的相位预测，因为其频率和预测时间与确定时间之间的时间差是已知的。本专利技术基于以下的理解当在解码器中合成正弦波以便再现解码信号时，正弦波的相位将连贯。通过选择那些相位连贯的正弦波做出了更好的选择。只有被选的正弦波被编码。结果，基于相位一致性的选择过程将导致对于给定的音频质量更小数目的正弦波被编码，这对于给定音频质量在比特率方面是有利的。本专利技术的一个实施例中，所述候选正弦波相位一致性通过下列步骤确定将所述音频信号的第二片段分割为至少第一和第二部分；至少在第一和第二部分中确定所述候选正弦波的实际相位；使用第一部分中的实际相位作为预测第二部分中实际相位的输入；并且根据第二部分中实际相位与预测相位之间的预测误差来确定所述候选正弦波的相位一致性。通常，第二片段将等同于在候选正弦波的选择中使用的第一片段，但并非一定如此。这个实施例的一个优点是候选正弦波的实际相位能够容易地通过执行一种诸如FFT过程的频率分析而被确定，对于该频率分析需要音频信号的一部分作为输入。在本专利技术的另一个实施例中，对被选正弦波应用进一步的选择过程。该进一步的选择过程包括如下步骤针对至少一个被选正弦波定义一个在所述被选正弦波频率附近的局部频段；组合所述局部频段内的频率分量的振幅，从中排除了所述局部频段内的至少一个被选正弦波；并且依赖于振幅的组合进一步将所述被选正弦波选为进一步的被选正弦波。对于应用在被选正弦波上的进一步选择过程，对音频信号的第三片段执行一种分析。通常，第三片段将等同于在被选正弦波选择中使用的第二片段，但并非一定如此。通过组合所述局部频段内的频率分量的振幅(从中排除了所述局部频段内的至少一个被选正弦波)，获得所述被选正弦波的局部频段内的背景频率分量的一种量度。通过使用这个量度，做出更好的选择。同样，进一步选择基于正弦波的振幅，不依赖于其相位。因此，与前一个选择过程所选择的正弦波数目相比，该进一步选择可导致进一步被选的正弦波的数目的进一步减少。仅仅进一步被选的正弦波将被编码。结果，进一步选择过程导致对给定音频质量需要编码的正弦波更少，这对于给定音频质量在比特率方面是优越的。由于基于相位一致性的选择过程同基于振幅的进一步选择过程之间是独立的，还可以并行执行这两个选择过程。由此两个选择过程从候选正弦波中做出选择，随后组合两个结果。在本专利技术的又一个实施例中，依赖所述被选正弦波的频率来定义处于所述被选正弦波频率附近的所述局部频段的带宽。由于对所述被选正弦波频率的依赖，可以调整进一步选择过程使其适用于不同频率。在本专利技术的再一个实施例中，对所述被选正弦波频率的依赖基于人类对音频的感知。这样一种依赖的一个例子是由巴克(Bark)带宽定义的。一个巴克是一个感知频率单元，这在本领域内是已知的。其它例子为Mel标度和ERB标度，它们也是在本领域内已知的。考虑人类对音频的感知，进一步选择一个被选正弦波作为进一步的被选正弦波是更好的决定。根据本专利技术的另一方面，当所述被选正弦波的振幅关于所述振幅组合而言重要时便进一步将其选择为进一步的被选正弦波，这一重要性是通过对于在所述被选正弦波的振幅与所述被选正弦波的局部频段内(从中排除了所述局部频段内的至少一个被选正弦波)的频率分量的加权平均振幅之间的差异设定一个阀值来计算的。通过设定所述差异阈值，获得了一种用于确定被选正弦波峰值的合适的方法。根据本专利技术的再一个方面，所述被选正弦波的振幅的重要性是通过对于在所述被选正弦波的振幅与所述被选正弦波局部频段内(从中排除了所述局部频段内的至少一个被选正弦波)的频率分量的加权平均振幅之间的差异比率设定一个阈值、并且通过对于所述局部频段内(从中排除了所述局部频段内的至少一个被选正弦波)频率分量的振幅的加权偏差设定一个阈值来计算。对所述偏差，例如可以使用标准差定义。通过对于所述比率设定阈值，获得了用于确定被选正弦波峰值的另一种合适的方法。参照下文中描述的实施例，说明本专利技术的前述方面以及其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，其通过由多个正弦波表示至少部分的音频信号来编码所述音频信号，该方法包括下列步骤-对所述音频信号的第一片段执行分析；-基于所述分析选择候选正弦波；-为至少一个候选正弦波确定被限定为以下程度的相位一致性，在这一程度上所述候选正弦波某时刻的相位可以从该候选正弦波其它时刻所确定的相位来预测；以及-当所述候选正弦波的相位一致性高于预定阈值时便将其选择为被选正弦波。2.根据权利要求1的方法，其中，所述候选正弦波的相位一致性的确定包括下列步骤-将所述候选正弦波的第二片段分割为至少第一和第二部分；-至少在第一和第二部分中确定所述候选正弦波的实际相位；-将第一部分中的实际相位用作预测第二部分中实际相位的输入；以及-基于第二部分中实际相位与预测相位之间的预测误差确定所述候选正弦波的相位一致性。3.根据权利要求1的方法，其中，该方法还包括从被选正弦波的进一步选择，其包括下列步骤-针对至少一个被选正弦波定义一个在所述被选正弦波的频率附近的局部频段；-组合所述局部频段内的频率分量的振幅，从中排除了所述局部频段内的至少一个被选正弦波；以及-依赖于振幅组合将所述被选正弦波进一步选择为进一步的被选正弦波。4.根据权利要求3的方法，其中，依赖于所述被选正弦波的频率来定义在所述被选正弦波频率附近的所述局部频段的带宽。5.根据权利要求4的方法，其中，对所述被选正弦波频率的依赖性基于人类对音频的感知。6.根据权利要求3的方法，其中，当所述被选正弦波的振幅关于所述振幅组合重要时将其进一步选为进一步的被选正弦波，这一重要性是通过对于在所述被选正弦波振幅与所述被选正弦波的局部频段内的频率分量的加权平均振幅之间的差异设定一个阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·格里特斯，A·C·登布林克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：